基因沉默研究进展
摘要：基因沉默(gene silencing)是指生物体中特定基因由于种种原因不表达或者表达减少的现象。基因沉默是基因表达调控的一种重要方式 ,是生物体在基因调控水平上的一种自我保护机制 ,在外源 DNA 侵入、病毒侵染和DNA 转座、重排中有普遍性。对基因沉默进行深入研究 ,可帮助人们进一步揭示生物体基因遗传表达调控的本质 ,在基因工程中克服基因沉默现象 ,从而使外源基因能更好的按照人们的需要进行有效表达;利用基因沉默在基因治疗中有效抑制有害基因的表达 ,达到治疗疾病的目的 ,所以研究基因沉默具有极其重要的理论和实践意义[1]。
关键词：基因沉默，转录水平基因沉默，转录后水平基因沉默，病毒介导的基因沉默.
基因沉默(gene silencing)是指生物体中特定基因由于种种原因不表达。一方面,基因沉默是遗传修饰生物(genetically modified organisms )实用化和商品化的巨大障碍 ,另一方面 ,基因沉默是植物抗病毒的一个本能反应 ,为用抗病毒基因植物工程育种提供了具有较大潜在实用价值的策略—RNA介导的病毒抗性(RNA-mediated virus resistance ,RMVR)[2～4]。
基因沉默现象首先在转基因植物中发现，接着在线虫、真菌、水螅、果蝇以及哺乳动物中陆续发现。基因沉默主要发生在两种情况，一种是转录水平上的基因沉默（transcriptional gene silencing, TGS） ,另一种是转录后基因沉默（post- transcriptional gene silencing, PTGS）。RNA干扰（RNA interference, RNAi）是近几年发展起来的转录后基因阻断技术，RNAi在2002年被Science评为全球十大科技突破之一,作为一种在细胞水平的基因敲除工具,RNAi 正在功能基因组学领域掀起一场革命[5]。
一、基因沉默的分类及其机制
（一）、转录水平基因沉默
转录水平基因沉默是指对基因专一的细胞核RNA合成的失活，它的发生主要是由于基因无法被顺利转录成相应的RNA而导致基因沉默。转录水平基因沉默可以通过有性世代传递，表现为减数分裂的可遗传性。引起转录水平基因沉默的机制主要有以下几种：1.基因及其启动子甲基化。2. 同源基因间的反式失活。
3. 后成修饰作用导致的基因沉默。
4. 重复序列。
5. 位置效应。
（二）、转录后水平基因沉默
转录后水平基因沉默是指基因在细胞核内能稳定转录，但在细胞质里却无相应稳定态mRNA存在的现象。与转录水平基因沉默不同，转录后水平基因沉默具有逆转性，即受抑制基因通过减数分裂可以恢复表达活性，表现为减数分裂不可遗传性。目前发现主要有以下几种转录后水平基因沉默现象。1. 共抑制。2. 基因压制。3. RNA干扰。
二、植物基因沉默研究进展
基因沉默是普遍存在于植物界的一种防御反应．近年来,转录后水平上的基因沉默(PTGS)在植物中特别是在转基因植物中得到了广泛的研究.PTGS是植物的一种自然防御机制，是指基因能正常地转录，但所转录的mRNA在细胞质内积累量很低或根本检测不到．这是由于细胞核内转录mRNA进入细胞质后，与具
有同源的植物体内源基因或侵人的同源病毒核酸形成双链RNA并发生了降解，从而导致共抑制的现象．侵入的病毒RNA在形成复制中间体时也形成双链RNA(dsRNA)并经PTGS途径降解．RNAi主要发生在转基因植物中，它要求转基因序列与被沉默的内源基因或外源基因序列具有高度的同源性．自RNAi现象发现以来，就成为生物学领域的一个新的研究热点，现在对其作用机制、自然情况下对生物体的重要性等方面已经有了一定的认识，而且在线虫中已实现了利用RNAi技术进行大规模的功能基因组学的研究．RNAi的机理和应用的研究最先在动物中得到深入研究，但近年来对植物中PTGS的研究也有了很大的进展[6]．（一）、RNA沉默的作用机理
RNA沉默最主要的作用是一小段（大约21-23bp）的双链RNA分子（double-strainded RNA,dsRNA）它介导细胞内序列特异性基因表达阻断或封闭，也就是转录后基因沉默（post-transcriptional gene silencing, PTGS）,从而起到控制细胞的各种高级生命活动。
1. RNA沉默的作用水平
RNA沉默是在多重水平上发挥作用的。最先在华丽新小杆线虫中发现，dsRNA所诱导的基因沉默在转录后水平，因为dsRNA导致了相应RNA（mRNA）的降解，而基因启动子和内含子序列作为基因沉默触发物则无效。后来在植物中也发现，RNA沉默引起的基因沉默也是在转录后水平。除此转录后水平降解mRNA的机制外，RNA沉默还通过其他机制来影响基因表达。在植物中，dsRNA 导致基因组中与沉默触发物同源序列的甲基化；如果与沉默触发物与启动子序列相同，则引起转录水平的基因沉默。而另外的研究还发现，在华丽新小杆线虫中，RNA沉默装置中，内源性编码的诱导剂，是在蛋白质合成水平发挥作用的。2. RNA沉默的作用的基本过程
第一步：起始步沉默触发物被裂解，产生小干扰性RNA（small interfering RNAs，siRNAs）。研究表明，果蝇胚胎提取物就有将长链dsRNA底物裂解为长度在约22bp小片段的活性。这些siRNAs是双链的，有磷酸化的5ˊ端。这一过程，可能与Rnase Ⅲ家族的功能有关。该家族中有一类已被命名为Dicer酶，含2个催化结构域、1个螺旋酶结构域和1个PAZ基序。遗传学研究表明，Dicer酶结构在多种生物体之间比较保守。
第二步：效应步siRNAs与多种亚单位形成复合物—RNA诱导的沉默复合物（RISC），然后以RISC的方式降解单链的靶mRNA。在RISC中，这种大小约22bp的siRNAs所起的作用，是以碱基配对的原则，识别与dsRNA相同序列的靶mRNA，引导复合物中的RNA降解酶RNase，确保对特定的序列的靶mRNA 进行降解。
第三步：沉默效应的放大和扩散在华丽新小杆线虫中，RNA沉默能够扩散到整个虫体，即使只有少量的触发物dsRNA；在植物中也发现了相似的情况，沉默效应扩散到整株植物，并可转移到嫁接的幼芽。研究发现，西红柿中RNA指导的RNA聚合酶（RdRP）与RNA沉默的扩散有关；而华丽新小杆线虫和植物中dsRNA诱导的基因沉默所需要参与的蛋白质，在序列上与西红柿的这种RdRP 很相似；在其他生物体中，起RdRP作用的分别可能是：拟南芥属—SDE1/SGS2，脉孢菌属—QDE-1，胚系华丽新小杆线虫—EGO-1，华丽新小杆线虫成虫—RRF-1/RDE-9；而病毒诱导的基因沉默（VIGS），则是螺旋酶。有学者认为，沉默效应的放大和扩散，是RdRP激发了另外的dsRNA合成。
（二）、RNA沉默的特点
RNA沉默普遍存在于动物和植物界中，具有特异、稳定、高效、不改变基因组的遗传组成等特点，且参与该过程的许多基因具有高度保守性．相对于动物，植物中的dsRNA介导的植物基因沉默具有下述特点：1，外源基因转入植物时可造成植物内源性同源基因沉默。2，dsRNA介导的植物RNA沉默对特异同源目的基因具有阻抑作用。3，daRNA介导的植物RNA沉默可发生在转录水平，也可以发生在转录后水平。4，植物中RNA的沉默信号能通过植物大分子运输系统进行系统扩散。
三、病毒诱导的基因沉默
病毒介导的基因沉默( Virus induced gene silencing，VIGS)是利用病毒载体携带宿主基因的部分外显子，导致宿主基因沉默。VIGS属于PTGS类的RNA沉默．近几年来，VIGS已被开发成为一项快速高通量基因功能鉴定新技术，在植物功能基因组学的研究中正得到越来越广泛的应用[7]。
（一）、VIGS的作用机制
VIGS与动物RNA沉默机理上有许多相似之处．VIGS启动时一般先形成双链RNA(double-stranded RNA，dsRNA)，dsRNA被类似动物Dicer、称为Dicer-like (DCL)的RNase—III酶切割形成大小约为21-24 nt的siRNA(short interfering RNA)，siRNA作为VIGS促发因子以单链形式与Argonaute(AGO) RNA结合蛋白以及其他RNase结合形成RNA诱导的沉默复合体(RNA induced silencing complex，RISC)，这一RISC复合体能够特异地与同源的靶标mRNA结合，并降解这些靶标mRNA．作为反击植物VIGS的手段，许多病毒产生VIGS 抑制子(suppressor)，通过与siRNA结合使植物体内不能积累siRNA，或抑制AGO1切割活性等机制抑制植物产生VIGS．这些结果也反过来证明siRNA积累和AGO1在VIGS中的关键作用．
（二）、VIGS病毒载体
VIGS载体大体上可分为RNA病毒载体，DNA病毒载体和卫星病毒载体等3类．
1.RNA病毒载体
用于构建VIGS载体的RNA病毒种包括TMV、马铃薯X病毒(Potato virus X，PVX)、烟草脆裂病毒(Tobacco rattle virus，TRV)、大麦条纹花叶病毒(Barley stripe mosaic virus，BSMV)、豌豆早枯病毒(Pea early browning Virus，PEBV)、杨树花叶病毒(Poplar mosaic virus，PopMV)、番茄丛矮病毒(Tomato bushy stunt virus，TBSV)、以及2006年后开发的黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus，CMV)、菜豆荚斑驳病毒(Bean pod mottle virus，BPMV)和雀麦花叶病毒(Brome mosaic virus，BMV)等10种，占了目前已有VIGS载体的绝大多数．
2.DNA病毒载体
已被开发用于VIGS载体构建的DNA病毒种包括番茄金色花叶病毒(Tomato golden mosaic virus，TGMV)、大白菜曲叶病毒(Cabbage leaf curl virus，CbLCV) 及非洲木薯花叶病毒(African cassava mosaic virus，ACMV).
3.卫星病毒载体
还有一类VIGS载体构建自卫星病毒．目前报道的有2个，一个是由RNA病毒 TMV的卫星病毒构建成的SVISS系统．另一个是由DNA病毒中国番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl China virus，TYLCCNV)的伴随卫星分子DNAmβ构建成的DNAmβ载体．DNAmβ载体可用于烟草属多个种和番茄等多种茄科植物[7]。
四、基因沉默的应用
现在基因沉默的应用主要在以下几个方面进行[8]：
（1）作物遗传育种通过反义RNA与同源的内源基因转录的正义RNA配对形成双链RNA，进而降解，造成内源基因沉默，达到人们抑制植株某一内源基因转录的目的。
（2）功能性基因组学上的应用利用转基因沉默中的抑制效应，可以有目的性有选择性地抑制某一内源基因序列的活性。从而知道这一DNA序列在植株基因组的功能。
（3）利用共抑制效应，可以抑制植物代谢中某一关键酶基因的活性、中断该代谢循环的进程，从而使人们所需要的代谢产物能在某一代谢环节处不断积累下来而不会被进一步的反应消耗掉，获得高产量的特定代谢产物。
（4）基因沉默还在抗肿瘤，抗病毒，功能基因组学以及法医学中均有广泛的用途。
总之,基因沉默是基因表达调控的一种重要方式,是生物体在基因调控水平上的一种自我保护机制,在外源DNA侵入、病毒侵染和DNA转座、重排中有普遍性。对基因沉默进行深入研究,可帮助人们进一步揭示生物体基因遗传表达调控的本质,在基因工程中克服基因沉默现象,从而使外源基因能更好的按照人们的需要进行有效表达;利用基因沉默在基因治疗中有效抑制有害基因的表达,达到治疗疾病的目的,所以研究基因沉默具有极其重要的理论和实践意义。
参考文献：
[1] 孟祥兵,王秀芳.基因沉默.生命的化学.2001,21(2):111-113.
[2] Corery S et al. Nature, 1997, 385: 781-782.
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[4] Ratcliff F et al.Science,1997, 276: 1558-1560
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[6] 田野,曹雪松.植物基因沉默的研究进展.聊城大学学报.2010,23(1):45-48.
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学.2001,21(5):407-409.
植物生理学报 Plant Physiology Journal 2014, 50 (9): 1367~1373 doi: 10.13592/https://www.doczj.com/doc/4e7665082.html,ki.ppj.2014.03021367 收稿 2014-06-26 修定 2014-07-24 资助 国家自然科学基金(31372054)和植物生理学与生物化学国 家重点实验室开放课题(SKLPPBKF1404)。 * 通讯作者(E-mail: jiangjingcau@https://www.doczj.com/doc/4e7665082.html,; Tel: 024-********)。 植物中SWEET 基因家族研究进展 刘畅, 姜晶*, 韩晓雪, 韩佳轩 沈阳农业大学园艺学院, 设施园艺省部共建教育部重点实验室, 辽宁省设施园艺重点实验室, 沈阳110866 摘要: SWEET 基因家族是一个新的糖转运蛋白, 具有2个MtN3/saliva 跨膜结构域, 从单细胞的原生生物到高等的真核生物中均有出现。目前对该家族功能研究较少, 尽管基于MtN3/saliva 的不同类型的基因已经被确定, 但确切的生物学功能与该跨膜结构域的分子功能仍有待研究。近来的研究表明MtN3/saliva/SWEET 基因可能作为糖转运蛋白或通过与离子转运蛋白的互作促进离子转运, 调节不同的生理过程, 在包括转运糖类、发育、环境适应性、宿主-病原体的相互作用中发挥作用。本文介绍了MtN3/saliva/SWEET 基因结构功能的最新研究进展, 将为阐明其在不同植物中的功能提供分子基础。关键词: 糖转运蛋白; SWEET ; 研究进展; 植物 Research Advances in SWEET Gene Family in Plants LIU Chang, JIANG Jing *, HAN Xiao-Xue, HAN Jia-Xuan Key Laboratory of Protected Horticulture, Ministry of Education, Key Laboratory of Protected Horticulture of Liaoning Province, College of Horticulture, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China Abstract: SWEET gene family, harboring two MtN3/saliva transmembrane domains, is a new sugar transporter and is present from protozoa to high eukaryotes. Some types of the family genes are characterized, but little was known regarding the biological and molecular functions of the family and the transmembrane domains. Recently, MtN3/saliva/SWEET genes have been reported to be involved in multiple physiological processes by facilitating ion transport via interaction with ion transporters or as sugar transporters. They play more diverse roles in plants like transport sugar, reproductive development, environmental adaptation and host-pathogen interaction. This article focuses on the advance of the MtN3/saliva /SWEET gene family, including details about their struc-ture, function and regulation. It will help to elucidate the molecular bases of their function in plants.Key words: sugar transporters; SWEET ; research advance; plants SWEET 蛋白是一个结构保守、不依赖能量的糖转运蛋白。具有2个MtN3/saliva 跨膜结构域。MtN3结构域最早发现在苜蓿根部结瘤素(nodulin, 是蒺藜苜蓿在与苜蓿根瘤菌互作的过程中被诱导表达的基因) MtN3蛋白中(Gamas 等1996)。此后, 在果蝇胚胎唾液腺的saliva 蛋白中(Artero 等1998)、小鼠、人、海鞘等动物, 矮牵牛、水稻、拟南芥等植物中也相继发现具有相同结构域的蛋白。该保守的跨膜结构域被命名为MtN3/saliva (Hamada 等2005)。在后来的研究中发现, 此蛋白起蔗糖、果糖转运体的作用(Yuan 等2010), 所以被重新命名为SWEET (sugars will eventually be exported trans-porters) (Chen 等2010)。1 SWEET 蛋白的结构特征 根据蛋白质家族数据库的注释和多序列比对(PFAM), MtN3-like 大族(https://www.doczj.com/doc/4e7665082.html,/clan/MtN3-like)包括5个家族: MtN3/saliva (PF03083)、 PQ-loop (PF04193)、UPF0041 (PF03650)、ER Lu-men Receptor (PF00810)和Lab-N (PF07578)。真核生物的MtN3/saliva 和PQ-loop 蛋白家族包括7个跨膜螺旋(transmembrane domains, TMs) (图1-A)。而少数的原核生物中只含有一个结构域, 由3个跨膜螺旋组成(图1-B)。Xuan 等(2013)利用分裂泛素和分裂GFP 系统研究显示具有3个跨膜结构的原核生物SWEET 蛋白可发生寡聚化形成二聚体后才行使转运糖的功能。 大多数已知的糖转运蛋白多位于质膜, 与质子耦合, 通过质外体逆浓度梯度进行糖转运(Lalonde 等2004)。这种质子推动的糖的流入可促进蔗糖在
毛果杨PP2C基因家族生物信息学分析 摘要：蛋白磷酸酯酶2C(PP2C)是蛋白磷酸酯酶中的一大类,广泛参与逆境信号的传递过程。本实验采用比较基因组学的方法，利用已知的拟南芥PP2C蛋白序列为检索序列，在全基因组水平上搜索毛果杨的PP2C基因的同源序列。最终确定了毛果杨45个PP2C候选基因。对同源序列作进一步的多序列联配、ESTs、MEME和系统发生表达分析。 关键词：毛果杨比较基因组学基因家族 Abstract: Protein phosphatase 2C (PP2C) is a protein phosphatase in a large class, the broad participation of adversity signal transmission process. In this study, we searched the homologous sequence from Populus trichocarpa protein database based on the complete genome by using comparative genomics methods and taking the Arabidopsis thaliana PP2C protein which has been isolated as the retrieval sequence. The results showed that 45 PP2C-like protein were identified from Populus trichocarpa. Further, we also analyzed the sequence alignment, MEME, EST and phylogenetic. Keywords: Populus trichocarpa comparative genomics genne family 真核生物基因组中，编码蛋白磷脂酶的基因远远少于蛋白激酶，一般只有蛋白激酶基因数的四分之一至三分之一。在过去的研究中，蛋白质可逆磷酸化研究的重点主要针对蛋白激酶，不过，现在越来越多的研究显示，在信号转导中，蛋白磷酸酶和蛋白激酶同样重要[1]。 根据底物蛋白分子上去磷酸化的氨基酸残基的种类，PP主要分为三个家族：酪氨酸蛋白磷酸酶（protein tyrosine phosphatases, PTPs）、丝氨酸蛋白磷酸酶（protein serine phosphatases, PPPs）和双特异性蛋白磷酸酶（dual specificity phosphatases, PSPs）。根据酶对底物选择的特异性和对抑制剂的敏感程度，PPPs分为PP1和PP2。根据亚基的结构、二价离子的依赖性和底物特异性，PP2又可进一步分为PP2A、PP2B和PP2C[2]。大量研究表明，PP2A在进化过程中，高度保守且广泛表达。PP2B是由催化亚基A和调节亚基B构成的二聚体，也是唯一受Ca2+／CaM调节的丝氨酸蛋白磷酸酶，在介导Ca2+信号到细胞应答中发挥了重要作用。在所有PSPs的亚类中，只有PP2C没有调控亚基，是一种单体蛋白磷酸酶，活性依赖于Mg2+或Mn2+[4]。PP2C与其他类型的PPP类蛋白磷酸酶相比,没有较明显的氨基酸序列同源性，但是蛋白质三维结构的相似性却揭示这些蛋白磷酸酶可能拥有相似的催化机制或相同的催化底物。PP2C类蛋白磷酸酶的一个重要的结构特征是在其催化区域内含有11个保守的结构亚区[3]。与哺乳动物PP2Cs相比，植物PP2Cs具有独特的结构模式，即植物中多数PP2C类磷酸酶C端具有保守的催化区域，而N端却是保守性不强、长度不一的延伸区域，在这些延伸区域内，含有与胞内信号相关的序列包括跨膜区域和激酶互作区域等，从而赋予了PP2C 不同的功能[1]。 蛋白磷酸酶结构的复杂性是功能广泛性的基础。随着植物中越来越多的蛋白磷酸酶基因及其相关蛋白的分离、纯化与鉴定，以及基因特性与生理生化的深入研究，其众多的功能也陆续的被确定。迄今为止，蛋白磷酸酶已经被证实与植物的生长发育、信号转导、细胞周期、渗透胁迫以及活性氧胁迫等各种抗逆性反应相关联。如今，毛果杨的全基因组测序已经完成，数据库Populus trichocarpa v1.1(https://www.doczj.com/doc/4e7665082.html,/Poptrl_1/Poptrl_1.home.html)公布了全部序列。此后，在第一测序的基础上，进行了第二次补充测序。毛果杨全基因组最新数据已经包含在数据库Phytozome v7.0(https://www.doczj.com/doc/4e7665082.html,/poplar)。本实验运用生物信息学
真菌基因组学研究进展 真菌为低等真核生物，种类庞大而多样。据估计，全世界约有真菌150万种，已被描述的约8万种。真菌在自然界分布广泛，存在于土壤、水、空气和生物体内外，与人类生产和生活有着非常密切的关系。许多真菌在自然界的碳素和氮素循环中起主要作用，参与淀粉、纤维素、木质素等有机含碳化合物及蛋白质等含氮化合物的分解。有些真菌如蘑菇、草菇、木耳、麦角、虫草、茯苓等可直接供作食用和药用，或在发酵工业、食品加工业、抗生素生产中具有重要作用。然而，也有些种类引起许多植物特别是重要农作物的病害，如水稻稻瘟病、小麦锈病、玉米腥黑穗病、果树病害等。少数真菌甚至是人类和动物的致病菌，如白色假丝酵母Candida albicans等。因此，合理利用有益真菌，控制和预防有害 真菌具有重要意义。 本文整理了已完成基因组序列测定的真菌的信息，并对真菌染色体组的历史、测序策略及其基因组学的研究进展进行了评述。 1真菌染色体组的研究历史和资源 1986年美国科学家Thomas Rodefick提出基因组学概念，人类基因组计划带动了模式生物和其它重要生物体基因组学研究。阐明各种生物基因组DNA中碱基对的序列信息及破译相关遗传信息的基因组学已经成为与生物学和医学研究不可分割的学科。由欧洲、美国、加拿大和日本等近百个实验室六百多位科学家通力合作，1996年完成第一个真核生物酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae的基因组测序，这 对于酵母菌类群来说是一个革命性的里程碑，并且激起了真核基因功能和表达的第一次全球性研究(Goffeau etal，1996)。随后粟酒裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe(Wood etal.2002)和粗糙脉孢 霉Neurospora crassa(Galagan etal.2003)染色体组的完成显露出酿酒酵母作为真菌模式生物的局限性。尽管如此，真菌染色体组测序的进展最初是缓慢的。为加快真菌染色体组研究的步伐，2000年由 美国Broad研究所与真菌学研究团体发起真菌基因组行动(fungal genome initiative，FGI)，目的是 促进在医药、农业和工业上具有重要作用的真菌代表性物种的基因组测序。2002年2月FGI发表了第 一份关于测定15种真菌基因组计划的白皮书。2003年6月，真菌基因组行动发表了第二份白皮书，列 出了44种真菌作为测序的目标，强调对其中10个属即青霉属Penicillium、曲霉属Aspergillus、组 织胞浆菌属Histoplasma、球孢子菌Coccidioides、镰刀菌属Fusarium、脉孢菌属Neurospora、假丝 酵母属Candida、裂殖酵母属Schizosaccharomyces、隐球酵母属Cryptococcus和柄锈病菌属Puccin& 的物种优先进行测序。之后，经过FGI、法国基因组学研究项目联(G6nolevures Consortium)、美国能 源部联合基因组研究所(The DOE Joint Genome Institute，JGI)DOE联合基因组研究所、基因组研究 院(The Institute for Genomic Research，TIGR)、英国The Wellcome Trust Sanger InstimteSanger和华盛顿大学基因组测序中心等共同努力；得到包括美国国家人类染色体研究所、国 家科学基金会、美国农业部和能源部等的资助，也有来自学术界和产业集团如著名的 Monsanto、Syngenta、Biozentrum、Bayer Crop Science AG和Exelixis等公司的持续合作，在最近 的几年里，真菌基因组学研究取得重大突破。至2008年6月1日，共有3734种生物的全基因组序列测定工作已经完成或正在进行，公开发表812个完整的基因组，其中，70余种真菌基因组测序工作已经 组装完成或正在组装，分别属于子囊菌门、担子菌门、接合菌门、壶菌门和微孢子虫(Microsporidia) 的代表。此外，还有Ajellomyces dermatitidis和Antonospora locustae等20余种真菌基因组序列 正在测定中(Bemal etal．2001)。这些真菌都是重要的人类病原菌、植物病原菌、腐生菌或者模式生物，基因组大小为2．5—81．5Mb，包含酵母或产生假菌丝的酵母、丝状真菌，或者具有二型性(或多型性) 生活史的真菌，拥有与动物和植物细胞一样的的细胞生理学和遗传学特征，包括多细胞性、细胞骨架结
基因沉默研究进展 摘要：基因沉默(gene silencing)是指生物体中特定基因由于种种原因不表达或者表达减少的现象。基因沉默是基因表达调控的一种重要方式 ,是生物体在基因调控水平上的一种自我保护机制 ,在外源 DNA 侵入、病毒侵染和DNA 转座、重排中有普遍性。对基因沉默进行深入研究 ,可帮助人们进一步揭示生物体基因遗传表达调控的本质 ,在基因工程中克服基因沉默现象 ,从而使外源基因能更好的按照人们的需要进行有效表达;利用基因沉默在基因治疗中有效抑制有害基因的表达 ,达到治疗疾病的目的 ,所以研究基因沉默具有极其重要的理论和实践意义[1]。 关键词：基因沉默，转录水平基因沉默，转录后水平基因沉默，病毒介导的基因沉默. 基因沉默(gene silencing)是指生物体中特定基因由于种种原因不表达。一方面,基因沉默是遗传修饰生物(genetically modified organisms )实用化和商品化的巨大障碍 ,另一方面 ,基因沉默是植物抗病毒的一个本能反应 ,为用抗病毒基因植物工程育种提供了具有较大潜在实用价值的策略—RNA介导的病毒抗性(RNA-mediated virus resistance ,RMVR)[2～4]。 基因沉默现象首先在转基因植物中发现，接着在线虫、真菌、水螅、果蝇以及哺乳动物中陆续发现。基因沉默主要发生在两种情况，一种是转录水平上的基因沉默（transcriptional gene silencing, TGS） ,另一种是转录后基因沉默（post- transcriptional gene silencing, PTGS）。RNA干扰（RNA interference, RNAi）是近几年发展起来的转录后基因阻断技术，RNAi在2002年被Science评为全球十大科技突破之一,作为一种在细胞水平的基因敲除工具,RNAi 正在功能基因组学领域掀起一场革命[5]。 一、基因沉默的分类及其机制 （一）、转录水平基因沉默 转录水平基因沉默是指对基因专一的细胞核RNA合成的失活，它的发生主要是由于基因无法被顺利转录成相应的RNA而导致基因沉默。转录水平基因沉默可以通过有性世代传递，表现为减数分裂的可遗传性。引起转录水平基因沉默的机制主要有以下几种：1.基因及其启动子甲基化。2. 同源基因间的反式失活。 3. 后成修饰作用导致的基因沉默。 4. 重复序列。 5. 位置效应。 （二）、转录后水平基因沉默 转录后水平基因沉默是指基因在细胞核内能稳定转录，但在细胞质里却无相应稳定态mRNA存在的现象。与转录水平基因沉默不同，转录后水平基因沉默具有逆转性，即受抑制基因通过减数分裂可以恢复表达活性，表现为减数分裂不可遗传性。目前发现主要有以下几种转录后水平基因沉默现象。1. 共抑制。2. 基因压制。3. RNA干扰。 二、植物基因沉默研究进展 基因沉默是普遍存在于植物界的一种防御反应．近年来,转录后水平上的基因沉默(PTGS)在植物中特别是在转基因植物中得到了广泛的研究.PTGS是植物的一种自然防御机制，是指基因能正常地转录，但所转录的mRNA在细胞质内积累量很低或根本检测不到．这是由于细胞核内转录mRNA进入细胞质后，与具
基因家族生信分析 一、什么是基因家族 概念：是来源于同一个祖先，有一个基因通过基因重复而产生两个或更多的拷 贝而构成的一组基因，他们在结构和功能上具有明显的相似性，编码相似的蛋白质产物。 划分： 按功能划分：把一些功能类似的基因聚类，形成一个家族。 按照序列相似程度划分:一般将同源的基因放在一起认为是一个家族。 1.常见基因家族： WRKY基因家族：是植物前十大蛋白质基因家族之一，大量研究表明，WRKY 基因家族的许多成员参与调控植物的生长发育，形态建成与抗病虫。 NBS-LRR抗病基因家族：是植物中最大类抗病基因家族之一。 MADS-BOX基因家族：是植物体内的重要转录因子，它们广泛地调控着植物的生长、发育和生殖等过程。在植物中参与花器官的发育，开花时间的调节，在果实，根，茎，叶的发育中都起着重要的作用。 热激蛋白70家族（HSP70）是一类在植物中高度保守的分子伴侣蛋白，在细胞中协助蛋白质正确折叠。 二、基因家族分析流程：
●利用蛋白保守域结构提取号在Pfam数据库提取其隐马尔科夫模型矩 阵文件（*.hmm） ●在数据库（Ensemble 、JGI、NVBI）下载你所需要的物种的基因组数 据（*.fa,*.gff） ●在虚拟机中Bio-Linux中的hummsearch程序，用隐马尔科夫模型矩 阵文件在蛋白序列文件中搜索含有该保守结构域的蛋白 ●将蛋白序列导入MEGA软件构建进化树（可以阐明成员之间系统进化 关系，从进化关系上揭示其多样性） ●利用MEME搜索蛋白质的保守结构域 利用MEME搜索基因家族成员的motif可以揭示基因家族在物种内的多样化及其功能，如果他们都含有相同的motif表明其功能具有 相似性，如果部分家族成员含有其他不同的motif,很可能这些成员有 其他特异功能，或者可以归分为一个亚族 ●绘制基因染色体位置图 从*.gff文件中抽取我们搜索到的基因位置信息，http://mg2c.iask.in/mg2c_v2.0/在线绘制基因染色体位置图 通过染色体位置分布，可以了解基因主要分布字哪条染色体上，及是 否能形成基因簇（被认为是通过重组与错配促进基因交流） ●基因结构分析 从gff文件中抽取基因的结构信息，绘制转录本结构图。 ●计算串联重复基因的Ka,Ks 1.首先将筛选到的基因的cds序列进行多序列对比，筛选identity > 75%，tength大于对比的两条序列中较长的那条的长度的75%，将 筛选到的基因分别用clustalw进行比对，比对结果导入 KsKs_Calculster计算Ka，Ks、 Ka/ks比，计算核苷酸的非同义替代（ka）与核苷酸的同义替代 （ks）的平均速率。 2.Ka/ks比值<1表明：通过纯化选择降低了氨基酸变化的速率；比 值=1表示中性选择；比值>1,表明这些基因可能已经收到积极选 择，有利于适应性遗传，这些受正向选择的基因将作为以后的研 究重点。 软件的安装 从图片中获得进入NCBI-blast官网复制blast-linux版本的链接
研究进化基因组学进展 摘要：进化基因组学是利用基因组数据研究差异基因功能、生物系统演化、从基因在水平探索生物进化的学科。随着近年来基因组数据的不断增加，进化基因组学得到了长足的发展。进化基因组学主要包括从基因组水平理解和诠释生物进化和新基因分析研究探索两方面的内容。本文介绍了进化基因组学研究的主要内容和较为常用的方法，以及近年来在细菌、酵母、果蝇进化基因组学方面的研究进展。 关键词：进化基因组学系统进化比较基因组学新基因 正文 随着基因测序技术的不断进步以及基因组学的飞速的发展，人们积累了大量的基因组学数据，利用所得的大量的基因组数据与进化生物学相结合，在基因组水平研究生物进化机制，随即产生了进化基因组学。 近年来进化基因组学取得了长足的进展，在研究差异基因功能、生物系统演化、从基因在水平探索生物进化的终极方式等方面有重大突破，对人类理解生命现象和过程有重要作用。 研究系统进化学通常包括两个关键步骤：一方面，在不同物种中鉴定同源性特佂，另一方面利用构建系统进化树的方法比较这些特征，进而重新构建这些物种的进化历史[1]。针对这两个关键步骤，传统系统进化学，常采用基于形态学数据和单个基因研究的同源性状鉴定和重建系统进化树（常包括距离法、最大简约法、概率法）[1]的方法来研究。在目前拥有丰富基因组数据的条件下，我们可以分析基因组数据，利用进化基因组学研究系统进化。 一、目前进化基因组学的研究内容主要集中于两个方面：（1）在比较不同生物的基因数据的基础上，从基因组水平理解和诠释生物进化；（2）通过对新基因的分析研究探索基因进化过程的规律两个方面。在进行全基因组进化分析方面，进化基因组学主要集中于构建系统进化树、研究基因组进化策略、研究生物功能变化和进化机制、进化和生态功能基因组学、基因注释的等方面；在新基因方面
《细胞》：不依赖于RNAi的基因沉默机制被发现 来自瑞士日内瓦大学细胞生物学系的研究人员发现了一种不依赖于RNAi（RNA干扰）的基因沉默机制，这为进一步揭示生物体中基因沉默的多样化，以及功能作用提供了重要信息。这一研究成果公布在最新一期的《细胞》（Cell）杂志上。 RNA沉默存在两种既有联系又有区别的途径：siRNA(small interference RNA)途径和miRNA(microRNA)途径。siRNA途径是由dsRNA(double-stranded RNA)引发的，dsRNA被一种RNaseⅢ家族的内切核酸酶(RNA- induced silencing complex，Dicer)切割成21－26nt长的siRNA，通过siRNA指导形成RISC蛋白复合物(RNA-induced silencing complex)降解与siRNA序列互补的mRNA而引发RNA沉默。而miRNA途径中miRNA是含量丰富的不编码小RNA(21－24个核苷酸)，由Dicer酶切割内源性表达的短发夹结构RNA(hairpin RNA，hpRNA)形成。miRNA同样可以与蛋白因子形成RISC蛋白复合物，可以结合并切割特异的mRNA而引发RNA沉默。尽管引发沉默的来源不同，但siRNA 和miRNA都参与构成结构相似的RISC，在作用方式上二者有很大的相似性。 在最近的一项研究中，来自加州大学河畔分校的研究人员发现了一种新的小RNAs分子，而这些小RNAs与近期的研究热点PIWI-interacting RNAs （piRNAs）和repeat-associated siRNAs (rasiRNAs）也不相同，这说明了小RNA家族和小RNA介导的基因调控远比之前预想的复杂。同样在这篇文章中，研究人员也发现基因沉默机制包含有多种途径，他们最新发现酿酒酵母中，反义RNA稳定（Antisense RNA Stabilization）能通过组蛋白去乙酰化引起转录基因沉默。在之前的研究中，酿酒酵母全基因组研究分析揭示出其转录本中包含了大量的反义RNA（antisense RNAs），以及由外切酶体元件（exosome component）Rrp6调控的基因间转录（intergenic transcripts）。通过进一步研究，瑞士的研究人员发现当缺失了Rrp6的功能后，两个PHO84反义转录就会变得稳定，并且抑制了PHO84基因的转录。有趣的是，研究人员在野生型中也发现了同样的现象：在时间性老化（chronological aging）的过程中Rrp6功能缺失也能稳定PHO84反义转录。上位性和染色质免疫共沉（Epistasis and chromatin immunoprecipitation）实验结果说明Rrp6功能的缺失与PHO84基因以及邻近基因的Hda1组蛋白去乙酰化的补充有关，但是组蛋白的去乙酰化受限于PHO84基因，这又说明Hda1活性依赖于反义RNA。因此敲除反义产物，即使是在缺失Rrp6的条件下也会阻碍PHO84基因抑制。这些数据表明反义转录的稳定通过不同于转录干扰的一种机制导致了PHO84基因抑制，而Rrp6功能调节则通过RNA依赖性表观遗传修饰调控基因。 基因沉寂 基因沉寂（Gene Silencing) 也可以被称为“基因沉默”。基因沉寂是真核生物细胞基因表达调节的一种重要手段。在染色体水平，基因沉寂实际上是形成异染色质（Heterochromatin)的过程，被沉寂的基因区段呈高浓缩状态。 定义RNAi与转录后基因沉默(post-transcriptional gene silencing and transgene silencing)在分子层次上被证实是同一种现象。 原理基因沉寂需要经历不同的反应过程才能实现，包括组蛋白N端结构域的赖氨酸残基的去乙酰基化加工、甲基化修饰（由甲基转移酶催化，修饰可以是一价、二价和三价甲基化修饰，后者又被称为'过度’甲基化修饰（Hypermethylation) ) 、以及和甲基化修饰的组蛋白结合的蛋白质（MBP）形成“异染色质”，在上述过程中，除了部分组蛋白的N端尾部结构域需要去乙酰化、甲基化修饰之外，有时也许要在其他的组蛋白N端尾部结构域的赖氨酸或精氨酸残基上相应地进行乙酰化修饰，尽管各种修饰的最终结果会导致相应区段的基因“沉寂”失去转录活性。 作用这个“原则”就是目前尚没有真正完全清楚的“组蛋白密码”（Histone Code)。能够
·综述· Argonaute （AGO ）蛋白通过结合小RNAs 来调控蛋白质的合成或影响mRNA 的稳定性即RNA 干扰（RNAi ）。AGO 蛋白家族是RNA 诱导沉默复合体（RISC ）的核心蛋白，在RNAi 中发挥重要作用，参与染色质修饰，靶向mRNA 断裂、翻译抑制，从而产生特异性基因沉默作用[1]，并与多种恶性肿瘤的发生密切相关。AGO 蛋白家族是一类高度保守的碱性蛋白，分为AGO 亚家族（包括AGO 1~4）和PIWIL 亚家族（包括PIWIL 1~4），其典型特征为N 端的PAZ 结构域、Mid 结构域和C 末端的PIWI 结构域[2]。PAZ 结构域和PIWI 结构域形成一个供底物结合的沟槽，有助于sRNA 和目标mRNA 结合，并可以剪切mRNA [3]。PAZ 结构域是核糖核蛋白复合体（RISC ）中小RNAs 的结合位点，PIWI 结构域是RISC 中的酶切割活性中心。1AGO1与肿瘤的关系 AGO1的PIWI 结构域结合RNase Ⅲ内切酶Dicer 来调节Dicer 酶和AGO 蛋白之间的相互作用，从而促进RNAi 的进行[4]。有研究提示，AGO1可能还通过参与异染色质沉默进而参与肿瘤的进展[5?6]。AGO1在细胞核中作用于DNA 启动子区域，使组蛋白和靶基因发生甲 基化，从而抑制基因表达[6?7] 。AGO1在正常肺和肾的发育过程中和在缺少Wilms 肿瘤抑制基因WT1的肾癌中高表达[8]，提示AGO1在这些组织的胚胎发生过程中起重要作用。BEHMT?ANSMANT 等[9]还发现，AGO1蛋白的PIWI 结构域可与RNA 沉默相关的GW182蛋白N 端的GW 重复结构相互作用，从而参与微小RNA （miR?NA ）途径对目标mRNA 的降解。姜琳等[10]对AGO 蛋白亚家族研究发现，在人乳腺癌MCF7、子宫颈癌HeLa 细胞系中，小干扰RNA （siRNAs ）对AGO 蛋白的基因沉默效果明显，AGO 蛋白沉默导致细胞增殖活性下降，使肿瘤细胞周期阻滞在G 0/G 1期，其中AGO1沉默所致的细胞生长抑制程度最大。在结肠癌研究中，LI 等[11]发现AGO1~4和PIWIL1~4表达于肿瘤组织明显高于癌旁组织；结肠癌组织与非癌组织相比，AGO1和PIWIL2表达显著可能代表新的早期诊断结肠癌标志物。2AGO2与肿瘤的关系 AGO 蛋白家族在肿瘤的研究中，关于AGO2蛋白 的报道较多。AGO2蛋白在生物体内广泛表达，具有核 酸内切酶活性。AGO2的PIWI 结构域与miRNA 结合而参与mRNA 的基因沉默[12]。AGO2表达水平与多种肿瘤的发生、发展，以及肿瘤细胞的增殖与分化、新生血管的发生、对缺氧应激的耐受性等密切相关。miRNA 广泛参与肿瘤细胞增殖、浸润、转移等恶性生物学行为。 在癌前病变日光性角化病、皮肤基底细胞癌、鳞癌中，AGO2均高表达[13]。在胃癌中，ZHANG 等[14]发现，随着病程的发展，AGO2的表达也在不断变化。在乙型肝炎病毒相关肝细胞癌研究中发现，AGO2mRNA 的表达水平在癌症组织中较高，研究进一步发现AGO2可以通过增加黏附斑激酶基因的表达来参与肝细胞癌的进展[15?16]。在多发性骨髓瘤研究中，WU 等[17]发现，AGO2的高表达可使抗血管生成的miR?145和促血管生成的let?7家族及miR?17/92基因簇表达失调，进一步促进新生血管形成，进而参与肿瘤的迁移。VAKSMAN 等[18]研究发现，在晚期卵巢浆液癌患者中，化疗后的AGO2mRNA 和蛋白水平较未化疗患者低，这可能是延长患者生存时间的一个潜在指标。在非小细胞肺癌研究中，DIEDERICHS 等[19]发现，抑制AGO2的表达可使癌基因miR?100的表达下调，也使抑癌基因miR?34a 、miR?125b 的表达上调，提示AGO2在非小细胞肺癌中的高表达可能促进肿瘤的发展。最近研究发现，在宫颈癌中，通过miRNA 和GRSF1参与miRNA 途径AGO2的正向调节[20]。AGO2的表达增强通过miR ?346和GRSF1独立于AGO2稳定性的增加。miR?346通过上调AGO2的表达来增加宫颈癌细胞的恶性表型。miR?346对AGO2的上调也发生在其他类型的癌细胞中，包括SW480结直肠癌细胞和OVCAR3卵巢癌细胞。证明了miR?346在GRSF1依赖的方式上增加AGO2的表达，从而参与调节其他miRNAs 的活性。这一发现暗示，miR?346可能是宫颈癌预防和治疗的潜在治疗靶点。CUBILLOS?RUIZ 等[21]在对卵巢癌相关树突状细胞的研究中发现，在细胞内注入合成的内源性双链pre?miR?155表达出来的卵巢癌抑癌基因miR ?155首先与AGO2结合，进入RNA 诱导沉默复合体后，miR?155的 人类Argonaute 基因家族与肿瘤关系的研究进展* 张成晨，刘莉娟，李楠，郭秀丽，章梦琦综述，肖 娟，翟立红审校△（湖北文理学院，湖北襄阳441053） 【关键词】Argonaute 基因家族；肿瘤；预后；人类；综述 DOI ：10.3969/j.issn.1009?5519.2018.12.016文献标识码：A 文章编号：1009?5519（2018）12?1820?05 *基金项目：湖北省卫生计生科研项目（WJ2016M228）；湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划项目（T201715）；大学生创新创业训练项目（8243）△ 通信作者，E?mail ：zlh_0302@https://www.doczj.com/doc/4e7665082.html, 现代医药卫生2018年6月第34卷第12期J Mod Med Health ，June 2018，Vol.34，No.12 ··1820
基因家族分析套路（一）近年来，测序价格的下降，导致越来越多的基因组完成了测序，在数据库中形成了大量的可用资源。如何利用这些资源呢？今天小编带你认识一下不测序也能发文章的思路--全基因组基因家族成员鉴定与分析（现在这一领域可是很热奥）； 一、基本分析内容 ?数据库检索与成员鉴定 ?进化树构建 ?保守domain和motif分析. ?基因结构分析. ?转录组或荧光定量表达分析. 二、数据库检索与成员鉴定 1、数据库检索 1）首先了解数据库用法，学会下载你要分析物种的基因组相关数据。一般也就是下面这些数据库了 ?Brachypodiumdb: ?Rice?Genome?Annotation?Project?：. 2）已鉴定的家族成员获取。 ? ? ??如何获得其他物种已发表某个基因家族的所有成员呢，最简单的就是下载该物种蛋白序列文件（可以从上述数据库中下载），然后按照文章中的ID，找到对应成员。对于没有全基因组鉴定的，可以下列数据库中找： ???a.?NCBI:?nucleotide?and?protein?db.
谢谢你的观赏 2、比对工具。一般使用blast和hmmer，具体使用命令如下： ?Local?BLAST formatdb–i?db.fas–p?F/T； blastall–p?blastp(orelse)?–i?known.fas–d?db.fas–m?8?–b?2(or?else)?e?1e-5?– o?alignresult.txt. -b:output?two?different?members?in?subject?sequences?(db). ?Hmmer?(hidden?Markov?Model)?search.?Thesame?as?PSI-BLAST?in?function.?It?has?a ?higher?sensitivity,?but?the?speed?islower. Command: 3、过滤。 ?Identity:?至少50%. ?Cover?region:?也要超过50%或者蛋白结构域的长度. ?EST?支持 ??Blast?and?Hmmer同时检测到 4、通过上述操作获得某家族的所有成员 基因家族分析套路（二） 本次主要讲解在基因家族分析类文章中，进化部分分析的内容。主要是进化树的构建与分析。 谢谢你的观赏
基因组学研究的应用前景摘要：基因组学是一门研究基因组的结构，功能及表达产物的学科，基因组的结构不仅是蛋白质，还有许多复杂功能的RNA,包括三个不同的亚领域，及结构基因组学，功能基因组学和比较基因组学。近几年，基因组学在微生物药物，细菌，病毒基因，营养基因方面都有进展，其前景是光明的。 关键词：基因研究未来结构 一、微生物药物产生菌功能基因组学研究进展 微生物药物是一类化学结构和生物活性多样的次级代谢产物，近年来多个产生菌基因组序列已经被测定完成，在此基础上开展的功能基因组研究方兴未艾，并在抗生素生物合成，形态分化，调控，发育与进化及此生代谢产物挖掘等方面有着新的发现，展现出广阔的研究前景，青霉素及其衍生的《》内酰胺类抗生素极大地改善了人类的卫生保健和生活质量，并促进研究人员不断对其工业生产菌株类黄青霉进行遗传改良和提高其产量，从而降低生产成本。经过60年的随机诱变筛选，当前青霉素产量至少提高了三个数量级，同时，青霉素的生物合成机理也得到了较为清晰的阐述，其pcbAB编码的非核糖体肽合酶ACVS~DPcbc编码的异青霉素N合成酶IPNS位于细胞质中，而苯乙酸COA连接酶PenDE编码的IPN酰基转移酶位于特殊细胞器一微体中。 研究发现，青霉素合成基因区域串联扩增，产黄青细霉胞中微体含量增加都可显著提高青霉素产量。然而随机诱变筛选得到的黄青霉工业菌株高产的分子机制尚不明确。为此，2008年荷兰研究人员联合国美国venter基因组研究所对黄青霉wisconsin54—1225进行了基因组测试和分析，并进一步利用DNA芯片技术研究了wisconsin54—1255及其高产菌株DS17690在培养基中是否添加侧链前体苯乙酸情况下的转录组变化，四组数据的比较分析发现，有2470个基因至少在其中一个条件下是差异表达的，根据更为严格的筛选标准，在PPA存在的条件下，高产菌相比测序菌株有307个基因转录是上调的，和生长代谢，青霉素前体合成及其初级代谢和转运等功能相关，另有271个基因显著下调，主要是与生长代谢及发育分化相关的功能基因。 二、乳酸菌基因组学的研究进展
近年来，测序价格的下降，导致越来越多的基因组完成了测序，在数据库中形成了大量的可用资源。如何利用这些资源呢？今天小编带你认识一下不测序也能发文章的思路--全基因组基因家族成员鉴定与分析（现在这一领域可是很热奥）； 一、基本分析内容 数据库检索与成员鉴定 进化树构建 保守domain和motif分析. 基因结构分析. 转录组或荧光定量表达分析. 二、数据库检索与成员鉴定 1、数据库检索 1）首先了解数据库用法，学会下载你要分析物种的基因组相关数据。一般也就是下面这些数据库了 Brachypodiumdb Genome Annotation Project ： NCBI基因组数据库：）已鉴定的家族成员获取。 如何获得其他物种已发表某个基因家族的所有成员呢，最简单的就是下载该物种蛋白序列文件（可以从上述数据库中下载），然后按照文章中的ID，找到对应成员。对于没有全基因组鉴定的，可以下列数据库中找： a. NCBI: nucleotide and protein d b. b. EBI: c. UniProtKB、比对工具。一般使用blast 和hmmer，具体使用命令如下：
Local BLAST formatdb–i –p F/T； blastall–p blastp(orelse) –i –d –m 8 –b 2(or else) e 1 e-5 –o . -b:output two different members in subject sequences (db). Hmmer (hidden Markov Model) search. Thesame as PSI-BLAST in function. It has a higher sensitivity, but the speed islower. Command: 、过滤。 Identity: 至少50%. Cover region: 也要超过50%或者蛋白结构域的长度. domain: 必须要有完整的该蛋白家族的。工具pfamdb 和 NCBI Batch CD- search. 支持 Blast and Hmmer同时检测到 4、通过上述操作获得某家族的所有成员 基因家族分析套路（二） 本次主要讲解在基因家族分析类文章中，进化部分分析的内容。主要是进化树的构建与分析。 一、构建进化树的基本步骤 １、多序列比对. Muscle program.
进化基因组学研究进展 刘超 （山东大学生命科学学院济南250100） 摘要：进化基因组学是利用基因组数据研究差异基因功能、生物系统演化、从基因在水平探索生物进化的学科。随着近年来基因组数据的不断增加，进化基因组学得到了长足的发展。进化基因组学主要包括从基因组水平理解和诠释生物进化和新基因分析研究探索两方面的内容。本文介绍了进化基因组学研究的主要内容和较为常用的方法，以及近年来在细菌、酵母、果蝇进化基因组学方面的研究进展。 关键词：进化基因组学系统进化比较基因组学新基因 前言 随着基因测序技术的不断进步以及基因组学的飞速的发展，人们积累了大量的基因组学数据，利用所得的大量的基因组数据与进化生物学相结合，在基因组水平研究生物进化机制，随即产生了进化基因组学(Evolutional Genomics)。 近年来进化基因组学取得了长足的进展，在研究差异基因功能、生物系统演化、从基因在水平探索生物进化的终极方式等方面有重大突破，对人类理解生命现象和过程有重要作用。 1进化基因组学研究内容 研究系统进化学通常包括两个关键步骤：一方面，在不同物种中鉴定同源性特佂，另一方面利用构建系统进化树的方法比较这些特征，进而重新构建这些物种的进化历史[1]。针对这两个关键步骤，传统系统进化学，常采用基于形态学数据和单个基因研究的同源性状鉴定和重建系统进化树（常包括距离法、最大简约法、概率法）[1]的方法来研究。在目前拥有丰富基因组数据的条件下，我们可以分析基因组数据，利用进化基因组学研究系统进化。
目前进化基因组学的研究内容主要集中于两个方面：（1）在比较不同生物的基因数据的基础上，从基因组水平理解和诠释生物进化；（2）通过对新基因的分析研究探索基因进化过程的规律两个方面[2]（如图1）。在进行全基因组进化分析方面，进化基因组学主要集中于构建系统进化树、研究基因组进化策略、研究生物功能变化和进化机制、进化和生态功能基因组学[2]、基因注释的等方面；在新基因方面主要分析基因产生机制和新基因固定及其动力学研究。 图1 进化基因组学主要研究内容 目前进化基因组学的研究有力的解决了一些基础性的进化问题，但也出现了一些未来需要急需解决的挑战。例如生物进化的本质和目前重建系统进化树方法的限制[1]。 2研究进化基因组学的方法 研究进化基因组学的方法主要包括利用基因组数据分析和研究新基因的产生和演化两种。 2.1利用基因组数据进行系统进化分析 利用基因组数据进行系统进化分析，常有基于基因序列的方法和基于全基因特征的方法。（如图2）